radioactivité - physique.

« ce principe, sont utilisés pour détecter les quantités respectives des rayons alpha, bêta et gamma.

L'unité officielle de mesure de la radioactivité est le Becquerel (Bq) : unedésintégration par seconde.

Voir radiations, effets biologiques des. Il existe d'autres modes de désintégration en plus des trois mentionnés ci-dessus. Quelques isotopes peuvent émettre des positrons, particules identiques aux électrons, mais de charge opposée.

Le processus d'émission des positrons est égalementconsidéré comme une désintégration bêta et est nommé « émission bêta-plus » pour la distinguer de l'habituelle émission d'électrons négatifs.

L'émission des positrons seréalise par la conversion, dans le noyau, d'un proton en neutron, entraînant ainsi une diminution du numéro atomique d'une unité. Un autre mode de désintégration, connu sous le nom de capture d'électron K, consiste en la capture d'un électron par le noyau, suivie de la transformation d'un proton enneutron.

Ici aussi, le résultat final est la diminution d'une unité de numéro atomique de l'élément de départ.

Le processus n'est observable que parce que le départ d'unélectron de son orbite s'accompagne de l'émission d'un rayon X. Certains isotopes, notamment l'uranium-235 et plusieurs isotopes des éléments transuraniens artificiels, sont capables de désintégration par un processus de fissionspontanée au cours de laquelle le noyau se divise ( voir nucléaire, énergie) en deux fragments. Enfin, au milieu des années quatre-vingt, un mode de désintégration unique en son genre a été observé : les isotopes de radium de masses 222, 223 et 224 émettent unnoyau de carbone-14 à la place de la désintégration habituelle, avec émission de rayonnement alpha. 3 PÉRIODE RADIOACTIVE Certaines substances montrent une diminution sensible de la quantité spécifique de désintégrations avec le temps.

Parmi elles, le thorium-234 (initialement appeléuranium X) qui, après être séparé de l'uranium, perd la moitié de son intensité radioactive initiale en vingt-cinq jours.

Chaque substance radioactive a une période dedésintégration caractéristique, la période radioactive ou temps de demi-vie ; la période radioactive de certains isotopes, comme l'U-238 ou le Th-232, est tellement longue(plusieurs milliards d'années) que leur taux de désintégration n'est pas détectable avec les méthodes actuelles. 4 CHAÎNE DE DÉSINTÉGRATION RADIOACTIVE Lorsque l'uranium-238 se désintègre par l'émission de rayons alpha, il se transforme en thorium-234 ; le thorium-234 est un émetteur de particules bêta ; il se désintègrepour former le protactinium-234.

Ce dernier émet à son tour des particules bêta pour former un nouvel isotope d'uranium, l'uranium-234.

Celui-ci se désintègre avecémission de particules alpha pour former le thorium-230, qui se désintègre à son tour en émettant des particules alpha pour aboutir au radium-226.

Cette chaîne dedésintégration, appelée série uranium-radium, continue de la même façon via cinq autres émissions alpha et quatre émissions bêta avant qu'il se forme un produit finalstable (non radioactif), l'isotope de plomb (élément 82) de masse 206.

Tout élément situé entre l'uranium et le plomb dans la classification périodique est représenté danscette chaîne et chaque isotope se distingue par une période radioactive caractéristique.

Il existe d'autres séries radioactives naturelles : la série du thorium, qui commenceavec le thorium-232 et dont le produit final est l'isotope stable de plomb-208, la série de l'actinium, qui commence par l'uranium-235 (nommé actinouranium par lespremiers chercheurs) et se termine par le plomb-207.

Une quatrième série, dont tous les membres sont artificiellement radioactifs, a été découverte ces dernières années.Son membre initial est le curium-241, isotope de l'élément artificiel curium.

La série contient l'isotope de l'élément neptunium ayant la plus longue période radioactive et apour élément final le thallium-205 (et non le bismuth-209, qui est radioactif — période radioactive de 19 milliards de milliards d’années). Une application intéressante des connaissances sur les éléments radioactifs est la datation d'échantillons géologiques, préhistoriques ou archéologiques, qui s'opère endéterminant les concentrations relatives entre les membres initiaux et finaux d'une série de désintégration connue ( voir datation, méthodes de).

Ces méthodes évaluent l'âge de la terre à environ 4,6 milliards d'années.

Des valeurs similaires ont été obtenues pour les météorites tombées sur la surface de la Terre, ainsi que pour leséchantillons ramenés de la Lune par la mission Apollo 11 en juillet 1969, indiquant ainsi que tous les composants du Système solaire se sont formés en même temps. 5 RADIOACTIVITÉ ARTIFICIELLE Tous les isotopes existant à l'état naturel et situés au-delà du plomb dans la classification périodique sont radioactifs.

Il faut compter, en plus, les isotopes naturelsradioactifs des éléments suivants : thallium, vanadium, indium, néodyme, gadolinium, hafnium, platine, plomb, rhénium, lutécium, rubidium, potassium, hydrogène,carbone, lanthane et samarium.

En 1919, Rutherford réalisa la première réaction nucléaire artificielle en bombardant le gaz d'azote ordinaire (azote-14) avec des particulesalpha : il remarqua que les noyaux d'azote capturent des particules alpha, émettent des protons très rapidement et forment un isotope stable d'oxygène, l'oxygène-17.Cette réaction peut s'écrire symboliquement comme suit : ¨N + ¸He → ©O + §H où les numéros atomiques des noyaux participants sont écrits conventionnellement en bas et à gauche des symboles chimiques et leurs nombres de masse en exposant, àgauche des symboles chimiques.

Dans la réaction ci-dessus, la particule alpha est représentée par le noyau d'hélium, le proton par le noyau d'hydrogène. Jusqu'en 1933, on n'avait pas encore démontré que de telles réactions nucléaires peuvent conduire à la formation de nouveaux noyaux radioactifs.

En 1933, les chimistesfrançais Irène et Frédéric Joliot-Curie préparèrent la première substance artificielle en bombardant de l'aluminium avec des particules alpha.

Les noyaux d'aluminiumcapturent des particules alpha et émettent ensuite des neutrons, ce qui mène logiquement à la formation d'un isotope de phosphore, qui se désintègre en émettant unpositron et qui possède une période radioactive très courte.

Les Joliot-Curie produisirent également un isotope d'azote à partir du bore et un isotope d'aluminium à partir dumagnésium.

Depuis, un grand nombre de réactions nucléaires ont été découvertes et des noyaux d'éléments du tableau périodique ont été bombardés avec des particulesdifférentes, telles que les particules alpha, les protons, les neutrons et les deutérons (noyau de deutérium, l'isotope d'hydrogène de masse 2).

Résultat de cette rechercheintensive : plus de 400 substances radioactives artificielles sont connues de nos jours.

Cette recherche a pu être menée grâce au développement des accélérateurs departicules, qui accélèrent celles-ci à des vitesses considérables, augmentant ainsi la probabilité de leur capture par les noyaux cibles. L'étude approfondie des réactions nucléaires et la recherche sur les nouvelles substances radioactives artificielles, en particulier parmi les éléments lourds, sont à l'originede la découverte de la fission nucléaire et du développement subséquent de la bombe atomique ( voir nucléaire, énergie ; nucléaires, armes).

Les recherches ont également conduit à la découverte de plusieurs nouveaux éléments qui n'existent pas dans la nature.

Le développement des réacteurs nucléaires et des accélérateurs de particules arendu possible la production d'un large éventail d'isotopes radioactifs de presque tous les éléments du tableau périodique ; l'existence de ces isotopes est une aideinestimable dans la recherche chimique, biologique et médicale ( voir traceurs isotopiques).

Le carbone-14, qui a une période radioactive de 5 730 ± 40 années, est d'une grande importance parmi les isotopes radioactifs produits artificiellement.

La disponibilité de cette substance a rendu possible la recherche fondamentale sur de nombreuxaspects des mécanismes de la vie, photosynthèse par exemple.

Le carbone-14 est également très important pour estimer l'âge d'échantillons archéologiques oupréhistoriques ayant contenu des organismes vivants.

Voir datation, méthodes de. Dans l'analyse par activation des neutrons, une substance est rendue radioactive dans un réacteur nucléaire.

Une quantité d'impuretés trop faible pour pouvoir être détectéepar d'autres méthodes peut ainsi être mise en évidence, grâce à sa signature radioactive, après avoir été activée par les neutrons. Il existe d'autres applications des isotopes radioactifs dans la thérapie médicale ( voir radiologie), dans la radiographie industrielle et dans des appareils spéciaux tels que les sources de lumière phosphorescente, les éliminateurs statiques, les indicateurs d'épaisseur et les batteries nucléaires. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

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